运动生理学6-呼吸.

1、第第六六章章 呼吸与运动呼吸与运动 第一节第一节 呼吸运动和肺通气机能呼吸运动和肺通气机能 第二节第二节 气体交换气体交换第三节第三节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节第四节第四节 运动对呼吸机能的影响运动对呼吸机能的影响 概概 述述呼吸：呼吸：人体与外界环境之间进行的气体交换过程。人体与外界环境之间进行的气体交换过程。呼吸全过程：呼吸全过程： 呼吸三个环节：呼吸三个环节：空空气气呼呼吸吸道道肺肺泡泡肺肺毛毛细细血血管管肺肺静静脉脉左左心心动动脉脉肺肺动动脉脉毛毛细细血血管管右右心心静静脉脉组组织织细细胞胞O O2 2COCO2 2O O2 2COCO2 2外呼吸外呼吸气体运输气体运输内呼吸内呼吸

2、第一节第一节 呼吸运动和肺通气机能呼吸运动和肺通气机能一、肺通气的动力学一、肺通气的动力学二、肺通气机能二、肺通气机能 三、肺通气机能的指标三、肺通气机能的指标一、肺通气的动力学一、肺通气的动力学 ( (一一) )呼吸运动呼吸运动 胸廓的节律性扩大和缩小。它是通过呼吸胸廓的节律性扩大和缩小。它是通过呼吸肌的舒缩活动来实现的，构成肺的通气动力。肌的舒缩活动来实现的，构成肺的通气动力。 呼吸肌：呼吸肌： 主要吸气肌：主要吸气肌：膈肌和肋间外肌膈肌和肋间外肌 辅助吸气肌辅助吸气肌：胸肌、斜方肌、胸锁乳突肌和背胸肌、斜方肌、胸锁乳突肌和背阔肌等阔肌等 呼气肌：呼气肌：肋间内肌和腹壁肌肋间内肌和腹壁肌

3、呼吸形式呼吸形式 膈式呼吸或腹式呼吸（如倒立的动作）；膈式呼吸或腹式呼吸（如倒立的动作）； 肋式或胸式呼吸（如屈体直角动作）。肋式或胸式呼吸（如屈体直角动作）。1.1.平静呼吸平静呼吸肺内压大气压，肺内压大气压，气体经呼吸道出肺气体经呼吸道出肺胸廓容积缩小胸廓容积缩小, ,肺被动缩小肺被动缩小膈肌和肋间外肌舒张，膈肌和肋间外肌舒张，肋骨和膈肌弹性回位，肋骨和膈肌弹性回位，缩小胸廓缩小胸廓上下上下、前后前后、左右径左右径肺内压大气压，肺内压大气压，气体经呼吸道入肺气体经呼吸道入肺胸廓容积扩大，胸廓容积扩大，肺在胸膜腔负压作用下被动扩张肺在胸膜腔负压作用下被动扩张( (因肺无主动扩缩的组织结构因肺

4、无主动扩缩的组织结构) ) 膈肌收缩使膈顶下移，膈肌收缩使膈顶下移，增大胸廓的上下径增大胸廓的上下径肋间外肌收缩使肋骨上提肋间外肌收缩使肋骨上提, ,扩大胸廓前后、左右径扩大胸廓前后、左右径 吸吸 气气 呼呼 气气2.2.用力呼吸用力呼吸 用力吸气时，辅助吸气肌也参加，胸廓容积进一用力吸气时，辅助吸气肌也参加，胸廓容积进一步扩大。步扩大。 用力呼气时，除吸气肌舒张外，呼气肌也参加用力呼气时，除吸气肌舒张外，呼气肌也参加（肋间内肌（肋间内肌+ +腹壁肌收缩），胸廓容积进一步缩小。腹壁肌收缩），胸廓容积进一步缩小。平静呼吸与用力呼吸特点：平静呼吸与用力呼吸特点： 平静呼吸时，吸气是主动的，呼气是被

5、动平静呼吸时，吸气是主动的，呼气是被动的。的。 用力呼吸时，吸气和呼气都是主动的。用力呼吸时，吸气和呼气都是主动的。 平静呼吸时，肋间外肌所起的作用膈肌。平静呼吸时，肋间外肌所起的作用膈肌。 ( (二二) )肺内压肺内压平静吸气初平静吸气初: :肺内压肺内压 大气压大气压气出肺气出肺用力呼吸时用力呼吸时: :肺内压的升降变化有所增加。肺内压的升降变化有所增加。 ( (三三) )胸内压胸内压 概念：概念：胸膜腔内的压力。胸膜腔内的压力。 胸内压特点：胸内压特点： 胸内压在呼吸过程中始终低于大气压，为胸内压在呼吸过程中始终低于大气压，为负压。负压。 胸内负压的主要作用：胸内负压的主要作用： 有利于

6、肺泡进行气体交换；有利于肺泡进行气体交换； 有利于静脉血和淋巴液的回流。有利于静脉血和淋巴液的回流。 运动时采用深呼吸，能够有效地促进肺泡运动时采用深呼吸，能够有效地促进肺泡气的交换和有效地促进静脉血的回心。气的交换和有效地促进静脉血的回心。 二、肺通气机能二、肺通气机能 ( (一一) )肺容量及其变化肺容量及其变化肺容量：肺能容纳的最大气体量，包括潮气量、补吸气肺容量：肺能容纳的最大气体量，包括潮气量、补吸气量、补呼气量和余气量，正常量、补呼气量和余气量，正常3900-5200ml.3900-5200ml. 4. 4.肺活量肺活量 概念：概念：最大深吸气后，再做最最大深吸气后，再做最大呼气时

7、所呼出的气量，称为大呼气时所呼出的气量，称为肺活量。肺活量。 正常值：正常值：男性约为男性约为3500ml3500ml，女，女性约为性约为2500ml2500ml。 5. 5.余气量和功能余气量余气量和功能余气量 余气量：余气量：尽最大力呼气之后，仍贮留于肺内尽最大力呼气之后，仍贮留于肺内的气量。正常男性为的气量。正常男性为1500ml1500ml，女性为，女性为1000ml1000ml。老年人大于青壮年，男性高于女性。老年人大于青壮年，男性高于女性。 功能余气量：功能余气量：平静呼气之后，存留于肺中的平静呼气之后，存留于肺中的气量。正常成年男性约为气量。正常成年男性约为250Oml250Om

8、l，女性约为，女性约为2000ml2000ml。 ( (二二) )肺通气量肺通气量 概念：概念：单位时间内吸入单位时间内吸入( (或呼出或呼出) )的气量的气量 = =呼吸深度呼吸深度( (潮气量潮气量) )* *呼吸频率呼吸频率 安静时：安静时：6-8L6-8L 剧烈运动时：剧烈运动时：80-15OL80-15OL或更多或更多(180-200L)(180-200L) ( (三三) )肺泡通气量肺泡通气量 指每分钟吸入肺泡的实际能与血液进行气体交换的有效通气量。指每分钟吸入肺泡的实际能与血液进行气体交换的有效通气量。 =(=(呼吸深度呼吸深度- -生理无效腔生理无效腔) )* *呼吸频率呼吸频

9、率 三、肺通气机能的指标三、肺通气机能的指标 ( (一一) )肺活量肺活量 意义：反映了肺一次通气的最大能力，常用意义：反映了肺一次通气的最大能力，常用于评定运动员的训练水平和开展国民体质测于评定运动员的训练水平和开展国民体质测定。定。 ( (二二)5)5次肺活量次肺活量 连续地测五次肺活量，根据五次所测数值的连续地测五次肺活量，根据五次所测数值的变化趋势，变化趋势， 意义：判断呼吸中枢的兴奋性和呼吸肌的机意义：判断呼吸中枢的兴奋性和呼吸肌的机能。能。 ( (三三) )时间肺活量时间肺活量 在最大吸气之后，以最快速度进行最大呼气，记在最大吸气之后，以最快速度进行最大呼气，记录在一定时间内所能呼

10、出的气量。录在一定时间内所能呼出的气量。 第第l l秒：秒： 83%83%肺活量肺活量 最有意义最有意义 第第2 2秒：秒： 96%96%肺活量肺活量 第第3 3秒：秒： 99%99%肺活量肺活量 意义：时间肺活量是一个评价肺通气功能的动态意义：时间肺活量是一个评价肺通气功能的动态指标，它不仅反映肺活量的大小，而且还能反映指标，它不仅反映肺活量的大小，而且还能反映肺的弹性是否降低、气道是否狭窄、呼吸阻力是肺的弹性是否降低、气道是否狭窄、呼吸阻力是否增加等情况。否增加等情况。 ( (四四) )最大通气量最大通气量 以适宜的呼吸频率和呼吸深度进行呼吸时以适宜的呼吸频率和呼吸深度进行呼吸时所测得的每

11、分通气量，称最大通气量。所测得的每分通气量，称最大通气量。 意义：是衡量通气功能的重要指标，可用意义：是衡量通气功能的重要指标，可用来评价受试者的通气储备能力。来评价受试者的通气储备能力。第二节第二节 气体交换气体交换 ( (一一) )气体交换原理气体交换原理 1.1.分压和分压差的概念分压和分压差的概念 分压：分压：在混合气体的总压力中，某种气在混合气体的总压力中，某种气体所占有的压力。体所占有的压力。 P OP O2 2= 7 6 0= 7 6 0 * * 2 0 . 9 4 % = 1 5 9 m m H g 2 0 . 9 4 % = 1 5 9 m m H g PCOPCO2 2=7

12、60=760* *O.04%=0.3mmHg O.04%=0.3mmHg 2.2.人体不同部位氧和二氧化碳的分压人体不同部位氧和二氧化碳的分压（二）影响气体交换的因素（二）影响气体交换的因素1.1.气体扩散的速率气体扩散的速率 单位时间内气体扩散的容积。单位时间内气体扩散的容积。2.2.通气通气/ /血流比值血流比值每分肺泡通气量与肺血流量（心输出量）的每分肺泡通气量与肺血流量（心输出量）的比值，正常为比值，正常为0.84.0.84.运动时由于肺通气量的增加远大于血流量的增加，该比值运动时由于肺通气量的增加远大于血流量的增加，该比值可增加数倍。可增加数倍。第三节第三节 呼吸运动的调节呼吸运动的

13、调节 一、调节呼吸运动的神经调节一、调节呼吸运动的神经调节 ( (一一) )呼吸运动的神经支配呼吸运动的神经支配 节律性呼吸是由延髓和脑桥通过节律性呼吸是由延髓和脑桥通过膈神经膈神经和和肋间神经肋间神经进进行调节的。行调节的。 ( (二二) )呼吸中枢呼吸中枢 动物实验证明，调节呼吸运动的主要中枢在动物实验证明，调节呼吸运动的主要中枢在延髓延髓和和脑桥脑桥。 二、呼吸运动的反射性调节二、呼吸运动的反射性调节 ( (一一) )肺牵张反射肺牵张反射 概念：概念：由肺扩张或缩小引起吸气抑由肺扩张或缩小引起吸气抑制或兴奋的反射，称为肺牵张反射。制或兴奋的反射，称为肺牵张反射。 运动时发生的肺牵张反射，

14、对呼吸运动时发生的肺牵张反射，对呼吸频率和深度的调节更具有重要意义。频率和深度的调节更具有重要意义。 ( (二二) )呼吸肌的本体感受性反射呼吸肌的本体感受性反射 呼吸肌本体感受器传入冲动所引起的反射呼吸肌本体感受器传入冲动所引起的反射性呼吸变化。性呼吸变化。 ( (三三) )防御性呼吸反射防御性呼吸反射 如咳嗽反射、喷嚏反射等。如咳嗽反射、喷嚏反射等。 三、化学因素对呼吸的调节三、化学因素对呼吸的调节 ( (一一) )化学感受器化学感受器 化学感受器是指其能接受化学物质刺激的感受器。化学感受器是指其能接受化学物质刺激的感受器。 1.1.外周化学感受器外周化学感受器 位于颈内外动脉分叉处的颈动

15、脉体和主动脉弓血管壁外的位于颈内外动脉分叉处的颈动脉体和主动脉弓血管壁外的主动脉体。主动脉体。 适宜刺激适宜刺激：对对POPO2 2、PCOPCO2 2、HH+ +高度敏感，高度敏感，且三者对且三者对化学感受器的刺激有相互增强的现象。化学感受器的刺激有相互增强的现象。 2.2.中枢化学感受器中枢化学感受器 位置：延髓腹外侧的浅表部位位置：延髓腹外侧的浅表部位 适宜刺激适宜刺激：对：对H H+ +高度敏感，不感受缺高度敏感，不感受缺O O2 2的刺激。的刺激。( (二二)CO)CO2 2、 H H+ +和和O O2 2对呼吸的影响对呼吸的影响 l.CO l.CO2 2对呼吸的调节对呼吸的调节 C

16、OCO2 2对呼吸有很强的刺激作用，它是维持正常呼吸的最重对呼吸有很强的刺激作用，它是维持正常呼吸的最重要生理性刺激。要生理性刺激。 11时时呼吸开始加深；呼吸开始加深；COCO2 244时时呼吸加深加快呼吸加深加快, ,肺通气量肺通气量11倍以上倍以上; ; 6 6时时肺通气量可增大肺通气量可增大6-76-7倍倍; ; 7 7以上以上呼吸减弱呼吸减弱=CO=CO2 2麻醉。麻醉。COCO2 2呼吸减慢（过度通气后可发生呼吸暂停）。呼吸减慢（过度通气后可发生呼吸暂停）。 机制：机制：呼吸加深加快呼吸加深加快延髓呼吸中枢延髓呼吸中枢+ +外周化学感受器外周化学感受器+ +中枢化学感受器中枢化学感

17、受器+ +COCO2 2透过血脑屏障进入脑脊液透过血脑屏障进入脑脊液: : CO CO2 2H H2 2OHOH2 2COCO3 3H H+ +HCOHCO3 3- -COCO2 2 2.H 2.H+ +对呼吸的调节对呼吸的调节 HH+ +呼吸加强呼吸加强 HH+ +呼吸抑制呼吸抑制 机制机制: :类似类似COCO2 2 特点：血液特点：血液HH+ + 增加时，是以刺激外周化学感受器为主。增加时，是以刺激外周化学感受器为主。3.3.低氧对呼吸的调节低氧对呼吸的调节缺氧对呼吸中枢的直接作缺氧对呼吸中枢的直接作用是抑制用是抑制, ,并与缺氧程度呈并与缺氧程度呈正相关正相关: :轻度缺氧时轻度缺氧时

18、: :通过外周化学通过外周化学感受器的传入冲动兴奋呼感受器的传入冲动兴奋呼吸中枢的作用吸中枢的作用, ,能对抗缺氧能对抗缺氧对中枢的直接抑制作用，对中枢的直接抑制作用，表现为呼吸增强。表现为呼吸增强。严重缺氧时严重缺氧时: :来自外周化学来自外周化学感受器的传入冲动，对抗感受器的传入冲动，对抗不了缺氧对呼吸中枢的抑不了缺氧对呼吸中枢的抑制作用，因而可使呼吸减制作用，因而可使呼吸减弱，甚至停止。弱，甚至停止。第四节第四节 运动对呼吸机能的影响运动对呼吸机能的影响 一、运动时通气机能的变化一、运动时通气机能的变化 运动时随着强度的增大，机运动时随着强度的增大，机体为适应代谢的需求，需要体为适应代谢

19、的需求，需要消耗更多的消耗更多的O O2 2和排出更多的和排出更多的COCO2 2 ，为此，通气机能将发，为此，通气机能将发生相应的变化。生相应的变化。w具体表现：具体表现：呼吸加深加快，肺通气量增加。潮气量可呼吸加深加快，肺通气量增加。潮气量可从安静时的从安静时的500ml500ml上升到上升到2000ml2000ml以上，呼吸频率随运动以上，呼吸频率随运动强度而增加，可由每分钟强度而增加，可由每分钟12-1812-18次增加到每分钟次增加到每分钟40-6040-60次。结合潮气量与呼吸频率的变化，运动时的每分通气次。结合潮气量与呼吸频率的变化，运动时的每分通气量可从安静时的每分钟量可从安静

20、时的每分钟6-8L6-8L增加到增加到80-150L80-150L，较安静时，较安静时可增大可增大10-1210-12倍倍 运动时潮气量和呼吸频率的变化运动时潮气量和呼吸频率的变化 运动过程中肺通气量的时相性变化：运动过程中肺通气量的时相性变化： 运动开始后，通气量立即快速上升，随后在前一时运动开始后，通气量立即快速上升，随后在前一时相升高的基础上，出现持续的缓慢的上升；运动结相升高的基础上，出现持续的缓慢的上升；运动结束时，肺通气量同样是先出现快速下降，随后缓慢束时，肺通气量同样是先出现快速下降，随后缓慢地恢复到安静时的水平。地恢复到安静时的水平。w中等强度运动：中等强度运动：主要是主要是靠

21、呼吸深度的增加靠呼吸深度的增加w剧烈运动：剧烈运动：主要是靠呼主要是靠呼吸频率的增多吸频率的增多 二、运动时呼吸的调节二、运动时呼吸的调节 运动时肺通气的多因素调节运动时肺通气的多因素调节 ( (一一) )神经调节神经调节1.1.条件反射的影响条件反射的影响 2.2.大脑皮质运动中枢的影大脑皮质运动中枢的影响响 3.3.本体感受性反射的影响本体感受性反射的影响 ( (二二) )体液调节体液调节 1.CO1.CO2 2增加对呼吸的影响增加对呼吸的影响 2.2.缺氧对呼吸的影响缺氧对呼吸的影响 3.H3.H+ + 增加对呼吸的影响增加对呼吸的影响 三、运动时合理呼吸三、运动时合理呼吸 ( (一一)

22、 )减小呼吸道阻力减小呼吸道阻力 在剧烈运动时，为减少呼吸道阻力，人们常采用在剧烈运动时，为减少呼吸道阻力，人们常采用以口代鼻，或口鼻并用的呼吸。其利有三：以口代鼻，或口鼻并用的呼吸。其利有三： 减少肺通气阻力，增加通气；减少肺通气阻力，增加通气； 减少呼吸肌为克服阻力而增加的额外能量消耗，减少呼吸肌为克服阻力而增加的额外能量消耗，推迟疲劳出现；推迟疲劳出现； 暴露满布血管的口腔潮湿面，增加散热途径。暴露满布血管的口腔潮湿面，增加散热途径。 ( (二二) )提高肺泡通气效率提高肺泡通气效率 有意识地采取有意识地采取适宜的呼吸频率和较大的呼吸适宜的呼吸频率和较大的呼吸深度深度是很重要的。一般来讲

23、，径赛运动员的是很重要的。一般来讲，径赛运动员的呼吸频率以每分钟不超过呼吸频率以每分钟不超过3030次为宜。次为宜。 运动时运动时( (特别是在感到呼吸困难、缺氧严重的特别是在感到呼吸困难、缺氧严重的情况下情况下) )，采用节制呼吸频率、在适当加大呼，采用节制呼吸频率、在适当加大呼吸深度的同时注重深呼气的呼吸方法，更有吸深度的同时注重深呼气的呼吸方法，更有助于提高机体的肺泡通气量。助于提高机体的肺泡通气量。 ( (三三) )与技术动作相适应与技术动作相适应1.1.呼吸形式与技术动作的配合呼吸形式与技术动作的配合 根据有利于技术动作的运用而又不妨碍正常呼吸为原根据有利于技术动作的运用而又不妨碍正常呼吸为原则，灵活转换。如肩胸带固定与腹部固定。则，灵活转换。如肩胸带固定与腹部固定。 2.2.呼吸时相与技术动作的配合呼吸时相与技术动作的配合 以人体关节运动的解剖学特征与技术动作的结构特点以人体关节运动的解剖学特征与技术动作的结构特点为转移。如屈吸，伸呼。腹收呼，胸收呼。为转移。如屈吸，伸呼。腹收呼，胸收呼。 3.3.呼吸节奏与技术动作的配合呼吸节奏与技术动作的配合 周期性的运动采用富有节奏的、混合型的呼吸将会使周期性的运动采用富有节奏的、混合型的呼吸